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희지 함
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1 한작지 (Korean J. Crop Sci.), 56(3): 233~243(2011) 미래기후변화및그에따른재배시기조정이벼생태형별생육기간과생육온도에미치는영향 이충근 * 곽강수 ** 김준환 * 손지영 * 양원하 * * 국립식량과학원, ** 농촌진흥청 Impacts of Climate Change and Follow-up Cropping Season Shift on Growing Period and Temperature in Different Rice Maturity Types Chung-Kuen Lee*, Kang-Su Kwak**, Jun Hwan Kim*, Ji-Young Son*, and Won-Ha Yang* *National Institute of Crop Science, RDA, Suwon , Korea **Rural Development Administration, Suwon , Korea ABSTRACT This experiment was conducted to investigate the effect of future climate change on growing period and temperature in different rice maturity types as global warming progressed, where Odaebyeo, Hwaseongbyeo, Ilpumbyeo were used as a representative cultivar of early, medium, and medium-late rice maturity type, respectively, and A1B scenario was applied to weather data for future climate change at 57 sites in Korea. When cropping season was not adjusted to climate change, entire growing period and growing temperature were shorten and risen, respectively, as global warming progressed. On the other side, when cropping season was adjusted to climate change, growing period and temperature after heading date were not changed in contrast to growing period and growing temperature before heading which were more seriously shortened and risen as global warming progressed than in not adjusted cropping season. It is supposed that adjusting cropping season to climate change can alleviate rice yield reduction and quality deterioration to some degree by improving growing temperature condition during grain-filling period, but also still have a limit such as seriously shortened growing period indicating that there need to develope actively new rice cultivation methods and varieties for future climate change. Keywords : rice, climate change, global warming, growing period, growing temperature 기후변화란기후특성의평균이나변동성의변화를통해 확인가능하고수십년혹은그이상오래지속되는기후상태변화를뜻하는데, 자연적변동성때문이든인간활동에따른결과이든시간경과에따른모든기후변화를일컫는다 (IPCC, 2007). 최근 100년간 (1906~2005년) 세계의평균기온이 0.74 상승한반면, 1904년이후 2000년까지우리나라의평균기온은 1.5 상승하였으며 ( 국립기상연구소, 2004), A1B의기상시나리오에따르면 100년후전지구적인기온상승은 2.8 인데비하여 (IPCC, 2007), 한반도는 4.0 상승 ( 국립기상연구소, 2007) 할것으로예측되어한반도온난화가전지구적온난화에비하여심할것으로예상되었다. 온도가벼의수량이나품질에미치는영향은생육기간중낮과밤의온도차, 일사조건등과밀접히관계되어발현되는데, Suzuki(1980) 는일본에서비교적더운지역에서의벼수량형성에대한연구에서벼생육초기의고온은분얼과잎의생장을촉진하거나양분흡수를증가시켜벼수량형성에긍정적효과를주었지만생육초기의과잉생육은유효경비율이나벼생산효율의저하를가져와수량의감소에연결되는측면도있지만, 벼생육후기에는호흡량증가로탄수화물축적이저하되고, 일찍노화가일어나며, 등숙기간이단축되어수량형성에부정적효과를준다고하였다. 또한여러연구자들은벼가영양생장기에는고온에의한피해가거의없지만생식생장기, 특히출수기에는온도에매우민감하여고온에서의불임에의한피해가우려된다고하였다 (Prasad et al, 2006; Yoshida et al, 1981; Jagadish et al, 2007). Peng 등 (2004) 은 1992~2003년간필리핀의국제미작연구소 (IRRI) 에서수행된실험과기상자료를분석한결 Corresponding author: (Phone) ( ) leegaka@korea.kr <Received 29 June 2011; Revised 12 August 2011; Accepted 25 August 2011> 233

2 234 한작지 (KOREAN J. CROP SCI.), 56(3), 2011 과, 생육기간의최저온도가 1 상승함에따라벼수량이 10% 감소하였다고보고하였다. 또한최근우리나라와기후가비슷한일본에서는한여름고온에의해벼의생육및품질이심각하게저하되는경우가종종발생하고있어 (Kobata & Uemuki, 2004), 등숙기고온이쌀품질향상을위한큰제한요인이되고있다. 이처럼기후변화에따른온도상승은벼수량을감소시키고품질을악화시켜왔으며, 미래지구온난화가가속화될경우그피해는더욱심각할것으로예상되고있다. 우리나라에서의벼최적등숙온도는출수후 40일간의일평균기온으로결정하는데, 우리나라에서대부분재배되고있은자포니카벼의최적등숙온도는 21~23 이다 ( 농촌진흥청, 1981). 그러나미래기후변화에따라온도가상승한조건에서도현재재배되는벼품종을그대로재배하게되면등숙기간의생육온도가최적등숙온도보다높아지므로수량성이감소하고품질이나빠질가능성이크다. Kondo(2009) 는이앙시기를늦추어벼품질에가장민감한시기인출수기 ~ 출수후 20일간의생육온도를낮춤으로써쌀외관품위를일정정도향상시켰다는결과를예를들면서파종및이앙시기등재배시기를조정하는것이미래기후변화에따른여러대책중우선적으로검토되어야한다고하였다. 벼재배시기는주로등숙기기상조건을최적등숙온도에가깝도록조정하게되는데, 이때출수전기상조건또한크게변하는데도불구하고이에대한검토는거의이루어지지않았다. 또한우리나라에서과거부터현재까지의단기간에걸친기후변화양상과그에따른벼생육기간및온도변화에대한분석 ( 윤 & 이, 2001) 은있었으나, 미래기후변화에따른분석은현재까지이루어진바가없다. 따라서본연구는미래기후변화및그에따른재배시기조정여부가현재우리나라벼품종의생태형별생육기간과생육온도에미치는영향을분석하고, 그에따라대두되는문제점을파악하여향후기후변화에대응하여벼연구방향을수립하는데기초자료를제공하고자수행하였다. 생종인일품벼를각생태형별대표품종으로선정하여작물모형을이용우리나라 57개지역을대상으로미래기후변화조건에따라재배시기를고정하거나조정하여벼생육기간변화를예측하고그에따른생육온도변화를 19개농업기후지대로구분하여분석하였다. 작물모형및발육단계예측본연구에서는 2000년국제미작연구소와네덜란드 Wageningen 대학에서개발한벼생육모델 ORYZA2000(Bouman 등, 2001) 을이용하였으며, 이 (2008) 가추정한오대벼, 화성벼, 일품벼의품종별발육속도파라미터를적용하여각각조생종, 중생종, 중만생종의발육단계를예측하였다. ORYZA2000에서벼의발육단계를예측하는방법은다음과같다. 우선벼의발육단계를기본영양생장기 ( 파종기 ~ 기본영양생장종기 ) 와일장감응기 ( 기본영양생장기 ~ 유수분화기 ), 생식생장기 ( 유수분화기 ~ 출수기 ), 등숙기 ( 출수기 ~ 성숙기 ) 로나눈후, 기본영양생장기부터시작해서각발육단계별발육속도를누적하여누적된값이주어진값보다크면다음발육단계로발육이진전되고, 다시그단계의발육속도를누적하여누적된값이주어진값보다크면다음발육단계로누적되는과정이반복되어결국성숙기에이르러발육이정지된다. 여기에서발육속도는품종별발육단계에따른발육속도파라미터와기상요인에의해결정되는데, 기본영양생장기에는기상요인중온도만이관여하고, 일장감응기에는온도와일장이함께관여하며, 이후생식생장기와등숙기는다시온도만관여한다. 또한벼생육모델 ORYZA2000에의한벼발육단계예측의정확도를검증하기위하여농촌진흥청 (2004) 의자료를이용하였다. 여기에서오대벼, 화성벼, 일품벼모두 2002년부터 2004년까지 3년간 10일간격으로 4시기에걸쳐파종한후출수기를조사하였는데, 오대벼는 4개지역, 화성벼는 11개지역, 일품벼는 3개지역에서수행되었다. 재료및방법 대상지역및기상자료 본연구에서는조생종인오대벼, 중생종인화성벼, 중만 대상지역은 30 년평년의기상자료가구축되어있는기 Table 1. Data set for validation of development stage estimation by ORYZA2000. Cultivar Year Local site Sowing time No. of treatment Odae 2002~2004 Suwon, Chuncheon, Cheolwon, Jecheon 4 time with 10 days interval 48 Hwaseong 2002~2004 Suwon, Chuncheon, Cheolwon, Cheonju, Jecheon, Daejeon, Yesan, Iksan, Imsil, Naju, Haenam 4 time with 10 days interval 132 Ilpum 2002~2004 Suwon, Chuncheon, Cheolwon 4 time with 10 days interval 36

3 기후변화가벼생육기간및생육온도에미치는영향 235 Table 2. Agroclimatic regions and local sites analyzed in this study. Agroclimatic region Local sites in each agroclimatic region Codes of Agroclimatic region Taebaek alpine Daegwallyeong, Taebaek 1 Taebaek semi alpine Inje, Hongcheon, Jecheon 2 Sobaek mountainous Boeun 3 Noryeong-Sobaek mountainous Imsil, Jangsu 4 Yeongnam inland mountainous Mungyeong, Andong, Yeongju 5 Northern-central inland Yangpyeong, Chuncheon, Cheolwon 6 Central inland Ichon, Wonju, Chungju 7 Western Sobaek inland Cheongju, Geumsan, Daejeon, Cheonan 8 Noryeong east-western inland Namwon, Sancheong, Geochang 9 Honam inland Gwangju, Suncheon, Jangheung 10 Yeongnam basin Daegu, Gumi, Yeongcheon, Uiseong 11 Yeongnam inland Milyang, Jinju, Hapcheon 12 Eastern central plain Seoul, Incheon, Suwon, Seosan, Boryeong 13 Southern Charyeong plain Jeonju, Gunsan, Buan, Jeongeup 14 South-western coastal Mokpo, Haenam, Goheung 15 Southern coastal Yeosu, Busan, Masan, Geoje, Namhae 16 North-eastern coastal Gangleung, Sokcho 17 Central-eastern coastal Yeongdeok, Uljin 18 South-eastern coastal Ulsan, Pohang 19 Total 57 sites 상대또는관측소가있는지역중도서지역을제외한 57개지역을선정하였으며, 이들지역을 19개농업기후지대 ( 농촌진흥청, 1987) 로구분하여분석하였다 ( 표 2). 미래기후변화를대변하는기상자료는기상청에서제공한 A1B 기후시나리오에근거한기상자료를이용하였는데, 이는전구결합모델 ECHO-G로부터산출된전지구기후변화시나리오를입력자료로지역기후모델인 MM5를이용해서산출한것으로최고기온, 최저기온, 강수량및상대습도만을제공한다. A1B 기후시나리오는여러기후시나리오중에서균형적발전사회를가정한시나리오로써 (IPCC, 2007) 우리나라의사회수준과가장유사한조건으로판단되었기때문이다. 지역별기상자료는 1971년부터 2000년까지의 30년평년기상자료를현재의기후조건으로설정하였으며, 2011년부터 2040년, 2041년부터 2070년, 2071년부터 2100까지의 30년평년기상을미래의기후조건으로설정하였다. 우선기상청으로부터 2011부터 2100 년까지의월별편차자료 (A1B 시나리오 ) 를입수하였는데, 이들월별편차자료는한반도영역에서위도와경도모두 ( 약 27 km) 간격으로구성되어있었다. 따라서위도경도를기준으로생육모의지역 (57개지역 ) 의월별편차자료를추출하였 다. 지역별로추출한월별편차자료는 2011~2040년, 2041~2070 년, 2071~2100년의 30년평년으로계산하고이를다시일별편차자료로변환하였다. 이렇게구한일별편차자료를각지역별로 1971부터 2000년까지 30년간일평년자료 ( 기상청제공 ) 에더하여기후시나리오에따른지역별일최고및최저온도자료를생성하였으며, 이를다시일평균온도 [ 평균온도 = ( 최고온도 + 최저온도 )/2] 로변환하였다. 생성된기상자료를분석한결과기준년도 (1971~2000) 에비하여온난화가진전될수록평균기온이점점높아질것으로나타났다. A1B의기상시나리오에따르면 100년후의전지구적인기온상승은 2.8 인데비하여, 우리나라는 4.2 상승하는것으로예측되어한반도온난화가전지구적온난화에비하여심할것으로예상되었다 ( 표 2). 최적파종기설정실제로우리나라에서재배되고있는품종중중만생종은비교적최적파종기에근접해서파종을하고있으나조생종및중만생종품종은대체적으로최적파종기에비해일찍파종되고있으며지역별로최적파종기를준수하여파종하는

4 236 한작지 (KOREAN J. CROP SCI.), 56(3), 2011 Fig. 1. Average temperature for 40 days after heading at different sowing date (medium-late rice maturity type in Cheolwon), where there was no optimum sowing date in 1971~2000 because of cold weather. Arrows in figure indicates optimum sowing date when average temperature for 40 days after heading become Fig. 2. Relationship between observed and predicted days from sowing to heading date, where days from sowing to heading date were estimated by using development stage estimation module in the rice simulation model ORYZA2000. 정도가매우다르게나타나고있다. 따라서현재의파종기조건을적용해서분석할경우에는기후변화에따라재배시기를조정할때벼생태형별로조정기준이달라지므로본연구에서는객관적인평가를위해벼생태형별로최적파종기를기준으로분석하였다. 농촌진흥청 (2004) 은벼품종및재배지역에따라등숙기냉해등기상재해에대한안정성을고려하여최적등숙온도를 22.5 로설정하여최적출수기를산출한후 02~ 04년간매년 4회의이앙시기에따른출수기변화의회귀분석을통한각지대별이앙적기를역으로추정하였다. 본연구에서는그림 1과같이지역별로파종기를 4월 5일부터 5일간격으로 6월 14일까지의파종기조건에서작물모형을이용하여출수기를추정한후그로부터 40일간의평균온도가 22.5가되는파종기를지역별최적파종기로설정하였다. 그림 1에서보는바와같이철원에서는현재 (1971~2000) 조건에서등숙기온도가낮아최적파종기를설정할수없었는데, 이와같은지역에서는기후변화에따른생육기간및그에따른온도변화를정학하게분석하기위해지구온난화진전에따라온도가상승하여최적파종기를설정할수있더라도추가로최적파종기를설정하지않았다. 결과및고찰과거자료를이용한벼발육단계예측벼생육모델 ORYZA2000을이용하여오대벼, 일품벼, Fig. 3. Relationship between accumulated effect temperature during seedling and error of days from sowing to heading which is difference of days from sowing to heading between observed and predicted in Fig. 2. 화성벼의파종부터출수기까지의생육기간을예측한값과관측값의관계를나타낸것이그림 2이다. 전체적으로보았을때예측값이관측값의약 84% 정도만설명할수있는것으로나타났다. 그림 3은육묘기간중유효적산온도와파종부터출수기까지의생육기간예측오차, 즉관측값과예측값의차이와의관계를나타낸것이다. 여기에서육묘기유효적산온도가낮을수록예측값이과다추정되었고, 유효적산온도가높을수록예측값이과소추정되는경향이었는데, 화성벼에서는심지어 15일까지예측값이과다추정되었

5 기후변화가벼생육기간및생육온도에미치는영향 237 으며, 오대벼에서는 10일까지예측값이과소추정되었다. 우리나라에서는거의모든일반농가에서육묘기저온피해를막기위하여비닐또는부직포로보온을하는데, 산간및중북부지대와같이저온지역이나육묘기때저온이지속되는해에는오랫동안보온상태를유지하는반면, 우리나라남부평야지대와같이비교적온도가높은지역이나육묘기때온도가일찍상승하는해에는일찍비닐또는부직포를제거하는경우가많다. 그러나이에대한정확한정보가없으며, 있더라도작물모형에입력변수로넣는것은사실상불가능하다. ORYZA2000에서는비닐또는부직포로보온할경우일률적으로외부온도보다 5.0~9.5 올려주는방법으로보온효과를고려하는데, 이때육묘기유효적산온도가낮을경우에는보온효과를과소적용하며, 반대로유효적산온도가높을경우에는보온효과를과대적용하게된다. 따라서앞서 ORYZA2000에의한파종기 ~ 출수기까지의생육기간에대한예측오차중상당부분은작물모형자체의문제보다는육묘기생육온도에대한정보부재또는불확실성때문으로판단된다. 또한그림 2에서보는바와같이예측값과관측값의 1:1선 ( 실선 ) 과회귀직선 ( 점선 ) 이거의일치하기때문에 ORYZA2000을이용한벼발육단계예측은비교적적용범위가높아다른요인에대한불확실성이매우큰미래기후변화조건에서의벼발육단계를예측하는데있어큰문제가없을것으로판단되었다. 태백준고냉지대에서인제, 노령소백산간지대에서장수, 동해안남부지대에서울진을제외한 51개지역에서최적파종기가설정되었다. 지구온난화진전에따른최적파종기는현재조건 (1971~2000) 에서 4월 16일 ~6월 1일 ( 평균 5월 13 일 ) 부터 2001~2040년에는 5월 12일 ~6월 14일 ( 평균 5월 30 일 ), 2041~2070년에는 5월 29일 ~6월 26일 ( 평균 6월 12일 ), 2071~2100년에는 6월 7일 ~7월 3일 ( 평균 6월 20일 ) 이었다. 중만생종은 57개전지역중태백고냉지대, 태백준고냉지대, 소백산간지대, 노령소백산간지대, 동해안북부, 중부및남부지대등 17개지역을제외한 40개지역에서최적파종기가설정되었다. 지구온난화진전에따른최적파종기는현재조건 (1971~2000) 에서 3월 28일 ~5월 18일 ( 평균 4월 27 일 ) 부터 2001~2040년에는 5월 4일 ~6월 4일 ( 평균 5월 20 일 ), 2041~2070년에는 5월 23일 ~6월 16일 ( 평균 6월 4일 ), 2071~2100년에는 6월 2일 ~6월 24일 ( 평균 6월 13일 ) 이었다. 전체적으로최적파종기는생육기간이짧은조생종은비교적늦고, 생육기간이긴중만생종이빠른경향이었으며, 벼생태형에관계없이지구온난화가진전될수록파종기가늦어지는경향이었다. 또한중부지역에비해남부지역에서최적파종기가매우늦게추정되었으며, 중만생종의최적파종기는기존에알려진최적파종기와비교적잘일치하였으나종생종및중생종의최적파종기는기존에알려진최적파종기에비하여약간늦은경향이었다 ( 표 3). 벼생태형별지역별최적파종기설정지역에따라미래기후조건별로파종기를 5일간격으로다양하게변화를주어발육단계를예측한후출수후 40일간의평균기온이 22.5 가되는파종기를최적파종기로설정하였다 ( 그림 1, 표 3). 조생종에서는전체 57개지역중기온이낮은태백고냉지대인태백과대관령을제외한 55개지역에서최적파종기가설정되었다. 지구온난화진전에따른최적파종기는현재조건 (1971~2000) 에서 5월 3일 ~6월 11일 ( 평균 5월 25일 ) 부터 2001~2040년에는 5월 22일 ~6월 23일 ( 평균 6월 7일 ), 2041~2070년에는 6월 2일 ~7월 2일 ( 평균 6월 18일 ), 2071~ 2100년에는 6월 14일 ~7월 9일 ( 평균 6월 25일 ) 이었다. 중생종은전체 57개지역중태백고냉지대인태백과대관령, 미래기후변화에따른벼생육온도및생육기간변화기후변화에관계없이재배시기를현재 (1971~2000) 의조건에서고정하였을때와기후조건에맞게최적파종기로재배시기를조정하여기후변화에따라벼생태형별로출수기, 출수전및출수후의생육기간과생육온도의변화를나타낸것이각각표 5와표 6이다. 기후변화에관계없이재배시기를현재로고정하였을경우지구온난화가진전되면서벼생태형에관계없이출수기가빨라졌으며, 그에따라출수전생육기간은조생종이현재 (1971~2000) 83일에서 100년후에는 78일로 5일, 중생종은 96일에서 88일로 8일, 중만생종은 114일에서 104일로 10일단축되었으며, 조 중생종에비해중만생종의생육기간이크게단축되는경향이었다. 출수후생육기간또한 10 Table 3. Change of average temperature which were calculated by climate change scenario A1B as global warming progresses. The values in the table are average values of 57 local sites for 30 years. Weather conditions Difference Weather factor 1971~2000(A) 2011~2040(B) 2041~2070(C) 2071~2100(D) B-A C-A D-A Average temperature ( )

6 238 한작지 (KOREAN J. CROP SCI.), 56(3), 2011 Table 4. Optimum sowing dates and local sites in each agroclimatic region, where optimum sowing dates could be calculated by the method such as in Fig. 1. Rice maturing type Early -late Code of agroclimatic region Local sites in each agroclimatic region Optimum sowing date(month.day) 1971~ ~ ~ ~ Inje, Hongcheon, Jecheon Boeun Imsil, Jangsu Mungyeong, Andong, Yeongju Yangpyeong, Chuncheon, Cheolwon Ichon, Wonju, Chungju Cheongju, Geumsan, Daejeon, Cheonan Namwon, Sancheong, Geochang Gwangju, Suncheon, Jangheung Daegu, Gumi, Yeongcheon, Uiseong Milyang, Jinju, Hapcheon Seoul, Incheon, Suwon, Seosan, Boryeong Jeonju, Gunsan, Buan, Jeongeup Mokpo, Haenam, Goheung Yeosu, Busan, Masan, Geoje, Namhae Gangleung, Sokcho Yeongdeok, Uljin Ulsan, Pohang sites Hongcheon, Jecheon Boeun Imsil Mungyeong, Andong, Yeongju Yangpyeong, Chuncheon, Cheolwon Ichon, Wonju, Chungju Cheongju, Geumsan, Daejeon, Cheonan Namwon, Sancheong, Geochang Gwangju, Suncheon, Jangheung Daegu, Gumi, Yeongcheon, Uiseong Milyang, Jinju, Hapcheon Seoul, Incheon, Suwon, Seosan, Boryeong Jeonju, Gunsan, Buan, Jeongeup Mokpo, Haenam, Goheung Yeosu, Busan, Masan, Geoje, Namhae Gangleung, Sokcho Yeongdeok Ulsan, Pohang sites Mungyeong, Andong Yangpyeong Ichon, Chungju Cheongju, Geumsan, Daejeon, Cheonan Namwon, Sancheong Gwangju, Suncheon, Jangheung Daegu, Gumi, Yeongcheon, Uiseong Milyang, Jinju, Hapcheon Seoul, Incheon, Suwon, Seosan, Boryeong Jeonju, Gunsan, Buan, Jeongeup Mokpo, Haenam, Goheung Yeosu, Busan, Masan, Geoje, Namhae l Ulsan, Pohang sites

7 기후변화가벼생육기간및생육온도에미치는영향 239 Table 5. Growing period and temperature in different rice maturity types as global warming progressed when sowing date was fixed. The values in the table are average value of all local sites, where 55 sites at early, 51 sites at medium and 40 sites at medium-late rice maturity type were analyzed. Rice maturity type Early -late Year Sowing date (month.day) date (month.day) Before Growing period(days) After Total Growing temperature( ) Before After 1971~ ~ ~ ~ LSD(0.05) ~ ~ ~ ~ LSD(0.05) ~ ~ ~ ~ LSD(0.05) Table 6. Growing period and temperature in different rice maturity types as global warming progressed when sowing date was changed with year. The values in the table are average value of all local sites, where 55 sites at early, 51 sites at medium and 40 sites at medium-late rice maturity type were analyzed. Rice maturity type Early -late Year Sowing date (month.day) date (month.day) Before Growing period(days) Growing temperature ( ) After Total Before After 1971~ ~ ~ ~ LSD(0.05) ns ns 1971~ ~ ~ ~ LSD(0.05) ns ns 1971~ ~ ~ ~ LSD(0.05) ns ns

8 240 한작지 (KOREAN J. CROP SCI.), 56(3), 2011 Table 7. Change of growing period and growing temperature before heading as global warming progressed when sowing date was changed with year, where change rate was calculated as slope of growing period and growing temperature to year, respectively. Rice maturity type Early -late Code of Growing temperature before heading ( ) Growing period before heading (days) agroclimatic region 1971~ ~ ~ ~2100 Change rate 1971~ ~ ~ ~2100 Change rate Average Average l Average

9 기후변화가벼생육기간및생육온도에미치는영향 241 일정도단축되었으나, 벼생태형간차이는거의없었으며, 출수전에비해출수후생육기간단축정도가컸다. 이것은출수전생육온도에비하여출수후생육온도의상승폭이훨씬컸기때문이다. 기후변화에따라최적파종기를기준으로벼재배시기를조정하였을경우지구온난화가진전되면서출수기는벼생태형에관계없이출수기가늦어졌으나, 이것은생육온도가낮아졌기때문이아니라파종기가늦추어졌기때문이다. 지구온난화진전에따라출수기가늦어졌음에도불구하고오히려출수전생육기간이조생종은현재 (1971~2000) 83일에서 100년후에는 74일로 9일, 중생종은 96일에서 80일로 16일, 중만생종은 114일에서 90일로 24일단축되었는데, 재배시기를고정하였을때에비해출수전생육기간이크게단축되었으며, 중만생종에서그경향이심하였다. 이것은최적파종기가출수후 40일간생육온도를기준으로설정되었기때문에출수후생육기간과생육온도는기후변화에따른차이는거의없지만지구온난화가진전에따라최적등숙조건을위한파종기가늦추어지면서벼생태형에관계없이출수전생육온도가매우크게상승하였기때문이다. 지구온난화진전에따른전체생육기간의단축정도는재배시기조정여부에따른차이가크지않았으나, 재배시기를고정하였을때는출수전에비해출수후생육기간이상대적으로크게단축되었으며, 재배시기를조정하였을때는출수후생육기간의변동없이출수전생육기간이크게단축되었다. 따라서재배시기를고정할경우에는출수후생육온도가크게상승하기때문에등숙기간단축되어종실중이작이지고 (Sato & Inaba, 1976), 고온장해에따른불임증가 (Satake & Yoshida, 1978, Jagadashi et al, 2007) 로수량성및품질의심각한저하가우려된다. 반면, 재배시기를조정할경우에는출수전생육기간단축에따라엽, 줄기등공급부위 (Source) 와단위면적당영화수와같은수용부위 (Sink) 가모두감소하여수량이감소할가능성이크다. 재배시기조정여부에관계없이기후변화에따라출수전후생육기간의단축이큰중만생종의피해가가장클것으로예상되었다. 그러나일반적인조건에서벼종실에축적되는탄수화물은 70% 이상이등숙기간중광합성에의하여형성되고, 나머지부분이출수전엽, 줄기중에저장되었던동화물질이등숙기간중종실로전류된다 (Yoshida, 1981). 따라서등숙기간중의고온에의한수량성및품질저하가출수전고온에의한수량성감소에비해훨씬심각할것으로예상되므로기후변화에따른재배시기조정은분명히필요한것으로판단된다. 앞서언급한바와같이기후변화에따라재배시기를조정하는것이현재의조건으로재배시기를고정하는것보다 Fig. 4. Relationship between change rate of growing period and their temperature before heading. E, M and L means early, medium and medium-late rice maturity type and numbers mean codes of agroclimatic region in the symbol in the figure. For example, E2 is the value of early rice maturity type in Tabaek semi alpine region. 유리한것으로판단되었으나, 출수전생육기간이크게감소하므로써발생하는수량감소또한간과할수없다. 기후변화에따라재배시기를조정하였을때지구온난화에따른출수전생육온도및생육기간변화를농업기후지대별로나타낸것이표 7이며, 이때출수전생육온도변화율과생육기간변화율과의관계를나타낸것이그림 4이다. 벼생태형별로보았을때조생종은지구온난화에따라지역별로출수전생육온도가매년 0.050~0.072 상승함에따라출수전생육기간이매년 0.03~0.28일단축되었고, 중생종은출수전생육온도가 0.054~0.081, 출수전생육기간이 0.07~0.33일단축되었으며, 중만생종은출수전생육온도가 0.058~0.090 출수전생육기간이 0.15~0.47일단축되었다. 농업기후지대별로보았을때조생종, 중생종, 중만생종모두출수전생육온도와생육기간의변화가적은지역은차령남부평야지대와남서해안지대로우리나라에서비교적온도가높은지대이었으나, 출수전생육온도와생육기간의변화가큰지역은조생종에서는동해안북부지대및중부지대, 중생종에서는태백준고냉지대, 소백산간지대및노령소백산간지대, 중만생종에서는중북부및중부내륙지대로비교적온도가낮은지대이었다 ( 표 7). 특히중부내륙지역은현재우리나라에서가장좋은품질의벼를생산하는지대로써지구온난화에따른그피해가클것으로예상된다. 기후변화에따라재배시기를조정하였을때, 벼생태형및농업기후지대에관계없이출수전생육온도와생육기간

10 242 한작지 (KOREAN J. CROP SCI.), 56(3), 2011 의변화율은매우밀접한관계를보였는데, 벼생태형별로조생종과중생종에비해중만생종에서지구온난화에따른출수전생육온도와생육기간의변화율이컸으며, 농업기후지대별로출수전생육온도의변화율은큰차이를보이지않았으나, 출수전생육기간의변화율은그차이가매우컸다 ( 그림 4). 이것은벼생태형에관계없이출수전생육기간의변화가생육온도변화에비해매우민감해서지구온난화에따른지역별출수전생육온도변화의작은차이가생육기간변화에큰차이를유발시킨다는것을의미한다. 결론적으로, 지구온난화가진점됨에따라벼생육온도가상승하고생육기간이단축되어벼수량성및품질저하가우려되었는데, 특히생육기간단축이큰중만생종의피해가클것으로예상되었다. 그러나현재우리나라에서재배되고있는벼품종을살펴보면중만생종이 85% 를차지하고있어그피해가더욱클것으로판단된다. 기후변화에따른재배시기조정은벼수량성및품질결정에영향력이큰등숙기간의온도환경을개선하여벼수량성감소및품질저하를어느정도경감시킬수있지만, 출수전생육기간이크게단축되어여전히벼수량성감소를경감시키는데한계가있는것으로판단되었다. 따라서미래기후변화에대응하여더욱적극적인재배기술과품종개발이요구된다. Kondo(2009) 는기후변화에대한벼적응대책으로재배기술측면으로파종및이앙시기등재배시기조정과더불어질소시비량조정과냉수관개법등이, 품종육성측면에서는등숙기고온조건에서외관품질의저하가적은품종개발이필요하다고하였다. 또한 Jagadish 등 (2010b) 은기후변화에따른벼수량성감소의가장큰원인으로고온에의한불임임을지적하면서, 출수기때수정시간을이동하여고온에서의불임을회피할수있는품종과, 고온에서의불임이잘안되는품종개발이필요하다고제시하였는데, Isumaru 등 (2010) 은재배품종인고시히까리에야생종으로부터고온불임회피형질을성공적으로도입하였으며, Jagadashi 등 (2010a) 은고온불임에강한 QTL을확인후검증절차중에있다고하였다. 적요과거부터현재까지한반도의온난화는전지구적온난화에비하여심하였으며, 미래에도더욱심할것으로예상되고있다. 기후변화에따른온도상승은보통벼수량을감소시키고품질저하를야기하는데, 이양상은벼생육기간및그에따른생육온도에크게영향을받으며, 벼생육기간및생육온도또한이앙및파종시기와같은재배시기에조정에의해크게달라질수있다. 본연구는미래기후변화및그 에따른재배시기조정여부가현재우리나라벼품종의생태형별생육기간과생육온도에미치는영향을분석하고자수행하였으며, 주요결과는다음과같다. 1. 벼생육모델 ORYZA2000을이용하여오대벼, 일품벼, 화성벼의파종부터출수기까지의생육기간을예측하였을때예측값이관측값의약 84% 설명할수있는것으로나타났는데, 예측오차중상당부분은작물모형자체의문제보다는육묘기생육온도에대한정보부재또는불확실성때문이며, 예측값과관측값의회귀직선과 1:1선거의일치하기때문에미래기후변화조건에서의벼생육기간변화를예측하는데큰문제가없을것으로판단되었다. 2. 조생종은전체 57개지역중 55개, 중생종은 51개, 중만생종은 40개지역에서최적파종기가설정되었는데, 전체적으로최적파종기는생육기간이짧은조생종에서비교적늦고, 생육기간이긴중만생종에서빠른경향이었으며, 벼생태형에관계없이지구온난화가진전될수록최적파종기가늦어지는경향이었다. 3. 재배시기를고정하였을경우지구온난화가진전되면서벼출수기와그에따른출수전생육일수가빨라졌는데, 조 중생종에비해중만생종의생육기간이크게단축되는경향이었고, 출수후생육기간은벼생태형간차이없이 10일정도단축되었으며, 출수전에비해출수후생육기간단축정도가컸다. 4. 최적파종기를기준으로벼재배시기를조정하였을경우지구온난화가진전되면서출수기는늦어졌으며, 출수후생육기간및생육온도는변화가없었다. 재배시기를고정하였을때에비해출수전생육온도는크게상승하였고, 생육기간은크게단축되었는데, 조 중만생종에비해중만생종에서그경향이심하였으며, 생육온도에비해생육기간변화의지역간편차가크게나타났다. 5. 결론적으로지구온난화가진점됨에따라벼생육온도가상승하고생육기간이단축되어벼수량성및품질저하가우려되었는데, 특히생육기간단축이큰중만생종의피해가클것으로예상되었으며, 기후변화에따른재배시기조정은벼수량성및품질결정에영향력이큰등숙기간의온도환경을개선할수있지만출수전생육기간이크게단축되어여전히벼수량성감소를경감시키는데한계가있는것으로판단되었다. 따라서미래기후변화에대응하여더욱적극적인재배기술과품종개발이요구된다.

11 기후변화가벼생육기간및생육온도에미치는영향 243 인용문헌 국립기상연구소 기후변화협약대응지역기후시나리오산출기술개발 (III), 권원태외 12명, 기상연구소보고서 MR040C03. pp 국립기상연구소 기후변화협약대응지역기후시나리오활용기술기발 (III). 국립기상연구소. pp 농촌진흥청 수도냉해실태분석과종합기술대책. pp 농촌진흥청 지역및지대별고품질쌀생산을위한이앙적기, 적정질소시비량및수확적기. pp 농촌진흥청 고품질쌀생산을위한재배및수확후관리기술, 농촌진흥청. pp 윤성호, 이정택 기후변화에따른벼적정등숙기간의변동과대책. 한국농림기상학회지. 3(1) : 이충근 우리나라환경및품종에서벼생육예측을위한품종모수추정. pp 벼종실중및종실질소함량추정모델개발및적용, 서울대학교박사학위논문. pp Bouman, B. A. M, Kropff, M. J., Tuong, T. P., Wopereis, M. C. S., ten Berge H. F. M., van Laar, H. H ORYZA2000 : modeling lowland rice. Los Banos (Philippines); International Rice Research Institute, and Wageningen: Wageningen University and Research Centre. pp IPCC Climate change 2007 : The physical science basis. Ishimaru, T., Hirabayashi, H., Ida, M., Takai T., San-Oh, Y. A., Yoshinaga, S., Ando, I., Ogawa, T., Kondo, M A genetic resource for early-morning flowering trait of wild rice Oryza officinalis to mitigate high temperature-induced spikelet sterility at anthesis. Ann. Bot. doi: /aob/mcq124. Jagadish, S. V. K., Muthurajan, R., Oane, R., Wheeler, T. R., Heuer, S, Bennett, J., Craufurd, P. Q. 2010a. Physiological and proteomic approaches to dissect reproductive stage heat tolerance in rice (Oryza sativa L.). J. Exp. Bot. 61 : Jagadish, S. V. K., Sumfleth, K., Howell, G., Redoña, E., Wassmann, R., Heuer, S. 2010b. Temperature effects on rice: significance and possible adaptation pp In Advanced Technologies of RiceProduction for Coping withclimate Change: No Regret Options for Adaptation and Mitigation and their Potential Uptake. Los Banos (Philippines); International Rice Research Institute. Jagadish, S. V. K., Craufurd, P. Q., Wheeler, T. R High temperature stress and spikelet fertility in rice (Oryza sativa L.). J. Exp. Bot. 58 : Kobata, T., Uemuki, N High temperatures during the grain-filling period do not reduce the potential grain dry matter increas of rice. Agron. J. 96 : Kondo, M Effect of global warming on rice culture and adoptive strategies. International symposium 'Rice research in the era of global warming. pp Peng, S. B., Huang, J. L., Sheehy, J. E., Laza, R. C., Visperas, R. M., Zhong, X. H., Centeno, G. S., Khush, G. S., Cassman, K. G Rice yields decline with higher night temperature from global warming. Proc. Natl. Acad. Sci. 101 : Prasad, P. V. V., Boote, K. J., Allen, L. H., Sheehy, J. E., Thomas, J. M. G Species, ecotype and cultivar differences in spikelet fertility and harvest index of rice in response to high temperature stress. Field Crops Res. 95 : Satake T., Yoshida S High temperature-induced sterility in indica rices at flowering. J. Crop Sci. 47 : Sato, K., Inaba, K High temperature injuries to ripening of the rice plant. 5. An early decline of the assimilate storing ability of rice grains under high temperature. Proc. Crop Sci. Soc. Jpn. 45 : Suzuki, M Stuies on distinctive patterns of dry matter production in the building process of grain yields in rice plants grown in the warm region in Japan. Bull. Kyushu Nat. Agri. Exp. Sta. 20 : Yoshida, S., Satake, T., Mackill, D High temperature stress. IRRI Res. Pap. Ser. 67 : Yoshida, S Fundamentals of rice crop science. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines. pp. 269.

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